大寧煤礦風井爆破掘進的振動監(jiān)測及分析研究

孫艷軍，付金強

（1.太原理工大學 礦業(yè)工程學院，山西 太原 030024；2.煤炭工業(yè)太原設計研究院，山西 太原 030001）

大寧煤礦風井爆破掘進的振動監(jiān)測及分析研究

孫艷軍1，付金強2

（1.太原理工大學 礦業(yè)工程學院，山西 太原 030024；2.煤炭工業(yè)太原設計研究院，山西 太原 030001）

以大寧煤礦風井爆破掘進為研究對象，對爆破掘進產(chǎn)生的地震波進行了監(jiān)測和分析，采用薩道夫斯基公式確定其傳播衰減規(guī)律，并結合實際情況控制其爆破影響，以保地面建筑物（構筑物）的安全。

爆破掘進；衰減規(guī)律；控制技術

本文以山西亞美大寧煤礦風井爆破掘進為研究對象，防止爆破地震波對電視信號傳輸和設備造成影響，要對爆破地震波進行全程監(jiān)測，并對振動監(jiān)測方法及控制技術進行這項研究工作。

1 工程概況

大寧煤礦井田面積38.8 km2，煤炭地質(zhì)儲量2.33億t，可采儲量1.81億t。年產(chǎn)400萬t。為了擴大產(chǎn)量，現(xiàn)新建回風井和進風井各一個，半徑7.9m。表1和圖1為此次掘進的爆破施工方案和炮眼分布簡圖。

表1 爆破掘進施工方案

2 爆破振動監(jiān)測

2.1 監(jiān)測的儀器和方法

采用四川拓普測控科技有限公司的UBOX-5016爆破振動智能監(jiān)測儀及其配套的拾振器、計算機、打印機等所組成的測試系統(tǒng)，見圖2。

2.2 監(jiān)測點布置

根據(jù)陽城電視轉(zhuǎn)播站與進風井、回風井的位置及距離，在建筑物地面及每層樓房共設置8個監(jiān)測點（其中井口距電視轉(zhuǎn)播站之間設置4個監(jiān)測點，建筑物地面設置2個監(jiān)測點，樓房2層和樓頂各設置1個監(jiān)測點）。

圖1 炮眼分布簡圖

圖2 爆破振動測試系統(tǒng)

2.3 監(jiān)測結果

回風井和進風井都用鉆眼法爆破施工，并用全程監(jiān)測，獲得數(shù)據(jù)36組，部分數(shù)據(jù)見表2。

3 振動監(jiān)測回歸分析

3.1 回歸數(shù)學模型

目前為止，國內(nèi)外預測爆破振動強度主要是薩道夫斯基的經(jīng)驗公式，我國在爆破振動安全距離與質(zhì)點振動計算方面也采用該公式［1］：

表2 爆破振動監(jiān)測的部分結果

式中：V為爆破振動速度，cm/s；R為爆破地震波危險半徑；K為與地震波傳播地段的介質(zhì)性質(zhì)及距離有關的系數(shù)；α為爆破性質(zhì)系數(shù)；Q為最大單響裝藥量，kg。

已有研究表明[2]，式（1）中考慮了傳播介質(zhì)條件、炸藥量、爆心距測點的距離等主要因素；忽略了高差距離、爆破振動主頻等因素，某些特定條件下，這些因素也會影響爆破振動速度。在質(zhì)點振動預測公式中增加高差影響系數(shù)，要對式（1）重新擬合，并修正為：

式中：β為高差影響系數(shù)；H為爆心距測點的高程差，m；L為爆心至測點的水平距離，m；其他符號意義同前。

3.2 回歸結果及分析

將儀器測得的數(shù)據(jù)進行回歸分析[3]時，方法為最小二乘法，由此求得：K=87.11，α=1.341，β=0.314。于是獲得考慮了高差距離影響的爆破振動經(jīng)驗公式為：

從監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋的信息看出,爆破振動數(shù)據(jù)的95%都在 0.5 cm/s以下，符合（GB6722-86）《爆破安全規(guī)程》關于中心控制器設備質(zhì)點振動速度不超過0.5cm/s的要求。爆破振動的監(jiān)測可有效控制質(zhì)點振動速度，可較好指導以后的爆破作業(yè)。

4 結束語

（1）通過監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，合理選擇各排炮孔間的爆破時差，不僅能使爆破主震頻率遠離被保護建（構）筑物的自震頻率，且地震波不會產(chǎn)生重疊，從而降低了震動的強度。（2）通過現(xiàn)場試驗，研究了斜井爆破掘進的地表震動特征及其規(guī)律。（3）通過施工監(jiān)測采集的數(shù)據(jù)分析表明，垂直振動起主導作用，垂直振速大于水平振速，并可看出振動波是直達波。（4）從監(jiān)測數(shù)據(jù)看出，高差會對質(zhì)點振動速度起一定的放大作用，但也不是無限制放大，達到一定的高差時振動速度也會衰減。

[1]中華人民共和國國家標準批準發(fā)布公報2003年第12號（總第60號）.（GB6722-2003）爆破安全規(guī)程[s].[2] 陳慶，王宏圖，胡國忠，等.隧道開挖施工的爆破振動監(jiān)測與控制技術[J].巖土力學,2005（6）:954-957.

[3] 楊大地.實用數(shù)值分析[M].重慶：重慶大學出版社，2004.

Abstract:The blasting tunneling in air shaft of Yamei Daning mine is studied.The seismic wave caused by the blasting tunneling is monitored and analyzed.The study uses Sadaovsky Formula to determine the transmit attenuation and to control the blasting effect combined with the real situation in order to guarantee the surface building safety.

Key words:blasting tunneling;attenuation law;control technology

編輯：劉新光

Monitoring and Analyzing Blasting Tunneling Vibration in Air Shaft of Daning Mine

SUN Yan-jun1,FU Jin-qiang2
(1.College of Mining Engineering,Taiyuan University of Technology,Taiyuan Shanxi 030024;2.Taiyuan Design Research Institute for Coal Industry,Taiyuan Shanxi 030001)

TD235.41

A

2011-09-15

孫艷軍（1986—），男，河南信陽人，在讀碩士研究生，從事爆破方面的研究。